Necesitamos mejores mascarillas faciales, y el origami podría ayudar

Jun 09, 2024

Para Richard Gordon, el origami es como una pieza musical. Si bien un pliegue individual puede no ser particularmente impresionante, muchos juntos pueden hacer que el papel cante. Una sábana flexible puede transformarse en un pájaro aleteando, un barco flotante, una flor en flor o, en el caso del último esfuerzo de Gordon, una mascarilla.

"Es una especie de alquimia", dice Gordon, fundador y director ejecutivo de Air99 LLC.

Gordon es uno de un número cada vez mayor de diseñadores de máscaras que ven la promesa de un mejor ajuste, función e incluso moda en el antiguo arte del origami. Comenzó a fabricar máscaras hace más de una década en Suzhou, China, cuando no pudo encontrar una que se adaptara adecuadamente a su hijo para protegerlo contra la contaminación del aire. Pero la pandemia ha dado una nueva urgencia al trabajo de Gordon y otros diseñadores.

Mientras esperamos nuestro turno en la fila de vacunación, ponerse una mascarilla es una medida fundamental (junto con el distanciamiento social, la ventilación, pruebas más rápidas y más) para ayudar a frenar la propagación del SARS-CoV-2. El recién inaugurado presidente Joe Biden está pidiendo a todos los estadounidenses que usen una máscara durante los primeros 100 días de su mandato, y firmó nuevas órdenes ejecutivas que exigen máscaras en edificios federales, en terrenos federales y en muchos aviones, trenes, barcos públicos, ciudades. autobuses y en aeropuertos.

"Estamos entrando en lo que puede ser el período más duro y mortífero del virus", dijo Biden durante la toma de posesión. "Debemos dejar de lado la política y finalmente enfrentar esta pandemia como una sola nación".

Las mascarillas también pueden convertirse en un pilar después de la pandemia para ayudar a mantener a raya tanto los virus como la contaminación. Si bien el uso de mascarillas ya es parte de la vida diaria en otros países, ese no ha sido el caso en Estados Unidos. Pero una encuesta reciente de National Geographic y Morning Consult señaló un cambio de actitud en Estados Unidos hacia el uso de mascarillas. Alrededor del 63 por ciento de 2200 adultos estadounidenses dijeron que continuarían usando siempre o a veces una máscara mientras hacían recados después de la pandemia. Un número similar, alrededor del 64 por ciento, dijo que recurriría a máscaras para defenderse de la contaminación del aire. Y el 67 por ciento dijo que usarían mascarilla durante la temporada de gripe.

Sin embargo, hay una larga lista de quejas sobre las mascarillas. Algunas cubiertas planas se convierten rápidamente en trozos de tela húmedos que se presionan sobre la cara. Otros pueden provocar una sensación de asfixia, a pesar de que las máscaras de tela y médicas permiten el paso de suficiente oxígeno a los adultos sanos. Y si bien todas las mascarillas ofrecen cierto nivel de protección viral, algunas son más efectivas que otras. El origami promete ayudar a aliviar muchos de estos males.

El primer obstáculo importante para los diseños de máscaras de origami es el material. La mascarilla no es un simple colador. En cambio, el material se parece más a un laberinto de partículas: cuantas más posibilidades tengan las partículas de chocar contra una pared, mejor funcionará el filtro. Dos o tres capas son mejores que una, y los materiales con estructuras menos ordenadas, como el polipropileno no tejido de una mascarilla N95, sirven como mejores filtros. Pero las telas más comunes no sirven para el origami, que requiere rigidez para mantener los pliegues.

Una posible solución es un material de polipropileno comúnmente utilizado en hospitales para envolver instrumentos quirúrgicos, explica Shu Yang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Pensilvania. Ella y sus colegas recurrieron a esta envoltura durante los primeros días de la pandemia, cuando el equipo de protección se estaba agotando.

Un estudio de una envoltura común llamada Halyard H300 sugirió que tres capas del material podrían lograr una eficiencia de filtrado cercana a la de las máscaras N95, el estándar de oro para la filtración, que bloquea al menos el 95 por ciento de las partículas de 0,3 micrones e incluso aumenta la eficiencia de ambas. partículas más grandes y más pequeñas. Es más, el envoltorio está disponible en hojas grandes y es lo suficientemente rígido como para sujetar los pliegues. La primavera pasada, Yang y sus colegas entregaron 10.000 máscaras de origami hechas con esta envoltura a la facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania en caso de escasez.

Otra solución para mantener un pliegue es crear un esqueleto exterior de material rígido. La máscara Airgami de Air99, por ejemplo, está hecha de un filtro flexible de grado N95 fusionado con una capa más rígida y plegable. Dado que la estructura exterior no permite el paso del aire, está perforada con agujeros para que el aire pueda llegar a la capa del filtro. Y las pruebas sugieren que estos materiales pueden desinfectarse con calor y reutilizarse varias veces.

Otros materiales que están más fácilmente disponibles para el público también pueden ser eficaces para algunos diseños de máscaras plegadas, afirma Jonathan Realmuto, investigador postdoctoral de la Universidad de California, Irvine. Por ejemplo, los filtros MERV-13 sin fibra de vidrio, que se usan comúnmente para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, son particularmente efectivos y están disponibles en la mayoría de las ferreterías.

Encontrar el material adecuado es sólo el primer paso para crear una mascarilla eficaz. "No importa qué tan bueno sea el filtro si no encaja bien", dice John Volckens de la Universidad Estatal de Colorado, quien dirigió un esfuerzo de pruebas intensivo para documentar las eficiencias de filtración para una variedad de materiales.

Cuando se diseñan o usan incorrectamente, las máscaras pueden tener espacios alrededor de la nariz o las mejillas, lo que permite puntos de entrada y salida para que fluyan partículas potencialmente cargadas de virus, y cerrar estos espacios es donde realmente brilla el origami.

Las técnicas de origami ya son fundamentales para muchas máscaras que se encuentran en el mercado hoy en día, señala Volckens. El VFlex de 3M, por ejemplo, combina el plegado con la soldadura por calor para mantener unido el material, creando una versión más cómoda de un N95. Pero los N95 aún no están ampliamente disponibles, ya que los suministros estadounidenses aún se están tambaleando por la creciente demanda. Estados Unidos es el mayor importador mundial de mascarillas, y los continuos fracasos del gobierno federal para aumentar la producción de mascarillas en Estados Unidos han provocado, en parte, una escasez persistente.

La extrema necesidad de más máscaras ha inspirado una variedad de diseños de origami, desde máscaras que cualquiera puede hacer en casa hasta diseños que desafían a todos, excepto a los dobladores más expertos.

Funciones tan simples como cambiar los ángulos de los pliegues de las mascarillas quirúrgicas comunes pueden mejorar drásticamente el ajuste. Esta idea está en el corazón del diseño de la máscara plegada de Jiangmei Wu. Wu, artista de origami y profesora asociada de diseño de interiores en la Universidad de Indiana, comenzó a experimentar con patrones de máscaras después de recibir una llamada de su hermano en Hong Kong cuando el coronavirus comenzó a afianzarse en enero de 2020.

"Mi objetivo era encontrar un diseño que fuera muy simple y fácil, y que además encajara muy bien", dice. Al repensar los pliegues en los bordes de la máscara, Wu creó tres diseños, cada uno de los cuales se adapta a perfiles faciales ligeramente diferentes. Probó múltiples opciones de material para mascarillas, y aterrizó en una capa exterior de un tipo de polipropileno no tejido similar a los utilizados en las mascarillas quirúrgicas, pero más pesado y rígido, lo que permite plegarlo. (Wu todavía está probando la capacidad de filtración y la transpirabilidad de la máscara).

Otros diseños de origami se desarrollaron como una forma para que las personas crearan sus propias máscaras, incluso aquellos que no tenían habilidades de costura. Por ejemplo, un patrón desarrollado por Realmuto y sus colegas de UC Irvine fue diseñado para usarse en emergencias utilizando elementos fácilmente disponibles. Los pliegues, dice, limitan las fugas a lo largo de las costuras de la mascarilla.

El Airgami de Gordon, sin embargo, es mucho más complejo. Los valles y montañas de papel entrelazados confieren propiedades únicas a la estructura, explica. A diferencia de una banda elástica que se estrecha cuando se estira, la máscara Airgami se expande cuando se pasa por la cara, una característica de los llamados materiales auxéticos. El resultado es una mascarilla que permanece pegada al rostro, incluso cuando el usuario está en movimiento.

"Puedo mirar hacia abajo, puedo hablar mientras lo tengo puesto, sacudir la cabeza. No quiere soltarse", dice Gordon. (El Airgami pasó las pruebas de ajuste y filtración N95 realizadas de forma independiente, y la compañía continúa trabajando para lograr la certificación completa del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional).

Algunos diseños de máscaras de origami también pueden mejorar la comodidad del usuario. Los pliegues dan estructura a la mascarilla y evitan que la boca toque el material, eliminando la incomodidad de una mascarilla húmeda sobre la piel. Wu añadió rigidez a su último diseño calentando una línea estrecha a lo largo del centro de la máscara, que funde la tela en una cresta vertical.

Los pliegues de la máscara Airgami facilitan la respiración al aumentar drásticamente la cantidad de superficie por la que pasa el aire. Desplegado, el filtro es dos o tres veces más grande que los N95 comunes.

"Es como respirar a través de una pajita versus un tubo grande", dice Gordon sobre una máscara con poca superficie.

Un beneficio inesperado de los numerosos patrones de plegado es el estilo estilístico, desde los pliegues minimalistas del diseño de Wu hasta el fascinante abanico de Gordon. Wu y Gordon también señalan que los materiales de sus máscaras podrían imprimirse en diferentes colores y patrones. Si puedes hacer algo estéticamente agradable, la gente se sentirá más cómoda y será más probable que lo use, dice Yang.

"La gente parece estar programada para encontrar hermoso el origami", dice Gordon.

Sin embargo, cuanto más complejo es el diseño, más difícil resulta hacer una máscara. "Creo que ese tipo de innovaciones son maravillosas", dice Volckens. Pero añade: "hasta que no ganes un millón de esos productos al día, no estás haciendo mella en el problema".

Incluso el sencillo diseño de la máscara plisada de Wu ha resultado complicado de fabricar a bajo costo, afirma. Actualmente está buscando formas de producir máscaras en grandes cantidades por menos de un dólar cada una. "Ese es el desafío del origami", dice Wu. "¿Cómo llevamos el origami a la producción en masa?"

Gordon y su equipo también continúan trabajando para acelerar la producción. Las máscaras están disponibles para su compra a $33,99 cada una, pero Gordon espera reducir el costo a medida que la compañía mejore la fabricación. Si bien ha desarrollado herramientas para ayudar con el plegado, la complejidad del diseño significa que el Airgami aún debe doblarse a mano. El tiempo para elaborar una mascarilla se mide en minutos. "Tenemos que reducir los segundos", dice Gordon.

Pero los diseñadores de máscaras son optimistas sobre el futuro del origami. A Gordon le gusta hacer referencia a una charla TED de 2008 del renombrado físico y artista de origami Robert Lang. "Por extraño y sorprendente que parezca", dijo Lang, "algún día el origami puede incluso salvar una vida".

"Puedes apostar tu último dólar a que Robert tenía razón", añade Gordon.